Paraan ng electromagnetic induction sa wireless energy transfer

Ang isang paraan ng pagpapadala ng de-koryenteng enerhiya sa isang distansya nang hindi gumagamit ng isang conductive medium ay tinatawag na wireless transmission ng kuryente. Sa pamamagitan ng 2011, maraming matagumpay na mga eksperimento ang isinagawa sa saklaw ng microwave na may mga kapasidad ng ilang mga sampu-sampung kilowatt, habang ang kahusayan ay halos 40%.

Nangyari ito nangyari noong 1975 sa California at sa pangalawang pagkakataon noong 1997 sa Reunion Island. Ang pinakamahabang distansya ay halos isang kilometro, isang eksperimento ang isinagawa upang pag-aralan ang mga posibilidad na makakapagtipid ng enerhiya ng isang nayon nang hindi gumagamit ng isang tradisyunal na cable.

Sa teknolohikal, ang mga prinsipyo ng paghahatid ng kuryente ng kuryente sa isang distansya ay kasama, depende sa distansya ng paghahatid, ang sumusunod. Sa mga maikling distansya sa mababang kapangyarihan - mga pamamaraan ng induction at resonance, tulad ng sa mga RFID na tag at matalinong kard. Sa mga malalayong distansya at sa mataas na kapangyarihan - ang paraan ng direksyon ng electromagnetic radiation sa saklaw mula sa UV hanggang microwave.

Tingnan natin ang pamamaraan ng induction. Ang wireless na paghahatid ng enerhiya sa pamamagitan ng electromagnetic induction ay nagpapahiwatig ng paggamit ng malapit sa electromagnetic field sa mga distansya na naaayon sa 17% ng haba ng haba. Ang nasa ilalim na linya ay ang enerhiya ng malapit na patlang ay hindi nagniningning sa sarili nito, mayroon lamang maliit na radiation at resistive loss.

Ginagawa ito ng elektrododynamic induction. Kung ang isang alternatibong electric current ay dumadaan sa pangunahing paikot-ikot, mayroong isang alternating magnetic field sa paligid nito, na sabay-sabay na kumikilos sa pangalawang paikot-ikot, na pumapasok sa isang variable na EMF at, nang naaayon, alternating kasalukuyang.

Upang makakuha ng mas mataas na kahusayan, ang malapit na posisyon ng pangunahing at pangalawang paikot-ikot ay dapat na malapit na. Kung, sa ilalim ng mga eksperimentong kondisyon, ang pangalawang paikot-ikot na pagsisimula ay lumayo mula sa pangunahing, kung gayon ang bahagi ng magnetic field na umaabot sa pangalawang paikot-ikot at pagtawid ng mga liko nito ay magiging mas maliit.

Habang tinanggal ang pangalawang paikot-ikot, kahit na sa isang maliit na distansya, ang pagkabit ng induction sa pagitan ng mga paikot-ikot ay sa kalaunan ay magiging napakaliit na ang karamihan sa enerhiya na ipinadala ng magnetic field ay ubusin nang labis na hindi epektibo at sa pangkalahatan ay walang kabuluhan.

Ang isang katulad na sistema ay ipinakita sa pinakasimpleng anyo nito. sa isang klasikong electric transpormer. Pagkatapos ng lahat, ang isang transpormer ay ang pinakasimpleng aparato para sa wireless na paghahatid ng kuryente, dahil ang pangunahing at pangalawang paikot-ikot na ito ay hindi konektado sa bawat isa. Ang paglipat ng enerhiya mula sa pangunahing patungo sa pangalawa ay ipinatutupad dito sa pamamagitan ng isang proseso na tinatawag na mutual induction. Ang pangunahing pag-andar ng transpormer ay upang madagdagan o bawasan ang boltahe na ibinigay sa pangunahing paikot-ikot.

Sa mga contact na walang charger para sa mga mobile na kagamitan, para sa mga electric toothbrushes at sa mga induction hobs, ipinatutupad ang mga pamamaraan ng electrodynamic induction. Ang kawalan ng paglipat ng enerhiya sa ganitong paraan ay ang mabisang pagkilos ay napakaliit. Upang makamit ang wastong kahusayan, ang transmiter at tagatanggap ay dapat na mailagay, napakalapit sa bawat isa, halos malapit sa prinsipyo na maaari silang epektibong makihalubilo sa bawat isa.

Upang madagdagan ang kahusayan ng pamamaraan ng induction, kapaki-pakinabang na ipakilala ang kababalaghan ng electric resonance sa naturang sistema, na tataas ang epektibong distansya ng paghahatid. Sa pagdaragdag ng isang oscillatory circuit sa resonant circuit, ito sa pamamagitan ng pagkilos nito sa ilang mga lawak ay nagdaragdag ng epektibong distansya ng paghahatid. Upang mangyari ang resonance, ang mga loop ng transmiter at receiver ay dapat na mai-tono sa parehong karaniwang dalas.

Ang pagganap ng naturang sistema ay maaaring mapabuti pa sa pamamagitan ng pagwawasto ng alon ng control kasalukuyang, lumihis ito mula sa isang sinusoidal tungo sa isang transitional non-sinusoidal, pulsed.

Ang tibok na paglipat ng enerhiya ay pagkatapos ay isinasagawa sa maraming mga siklo, at ang makabuluhang kapangyarihan ay maaaring ilipat sa ilalim ng mga kundisyon mula sa isang circuit ng LC papunta sa isa pa, at may isang koepisyent na mas mababang pagkabit kaysa sa hindi gumagamit ng mga resonant circuit. Ang mga hugis ng coil ay hindi nagbabago, at sa anumang kaso sila ay mga flat na spiral o solong-solong na solong-layer na may mga capacitor na konektado sa kanila, kinakailangan upang ibagay ang natanggap na elemento sa malagong dalas ng transmitter.

Ayon sa kaugalian, ang resonant na electrodynamic induction ay ginagamit sa mga wireless na baterya ng mga charger ng mga mobile device, tulad ng mga cell phone at medikal na implant, pati na rin sa mga de-koryenteng sasakyan. Ginagamit ng mga aparatong lokal na singilin ang pagpili ng isang tukoy na co-transmiter mula sa isang hanay ng mga windings na multilayer.

Sa kasong ito, ang kababalaghan ng resonansya ay gumagana kapwa sa circuit ng transmiting panel ng charger at sa pagtanggap ng circuit ng charging module na naka-mount sa aparato na singilin upang ang kahusayan ng paghahatid at pagtanggap ng enerhiya ay na-maximize. Ang teknolohiya ng pagsasaayos na ito ay pandaigdigan, at maaaring magamit sa wireless na singilin ang iba't ibang mga gadget na nilagyan ng naaangkop na tagatanggap ng mga resonant.

Ang pamamaraan ng planong ito ay pinagtibay bilang bahagi ng pamantayang singil sa Qi wireless. Ang pamantayang ito ay nagbibigay ng dalawang pagpipilian para sa paglipat ng enerhiya: mababang lakas - mula 0 hanggang 5 watts at medium power - hanggang sa 10 watts. Ang pamantayan ay binuo pagkatapos ng 2008 ng Wireless Power Consortium (WPC) para sa induction transfer ng enerhiya hanggang sa 4 cm.

Ang kasangkapan na may suporta sa Qi ay nagsasama ng isang transmiter na may flat coil (matatagpuan ito sa likod ng plato) na konektado sa isang nakatigil na mapagkukunan ng kapangyarihan, at isang katugmang tagatanggap na naka-install sa loob ng aparato na singilin (din sa anyo ng isang flat coil). PKapag ginagamit ang charger, ang konektadong aparato ay inilalagay sa transmitter plate. Sa kasong ito, ang prinsipyo ng electromagnetic induction sa pagitan ng dalawang flat coils na ito, tulad ng sa isang transpormer, nalalapat.

Ang Qi ay ginagamit ngayon sa ilang mga aparato: Apple, Asus, HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Xiaomi, Sony, Yota Device. Ang layunin ng consortium ay upang lumikha ng isang solong pamantayan para sa teknolohiyang singilin ng induction upang gawin ang mga wireless charger na isang pamilyar na katangian ng mga pampublikong lugar, tulad ng mga cafe, paliparan, palarong pampalakasan, atbp.

Ang resonance electrodynamic induction ay ginagamit din nang direkta sa mga wireless na aparato na walang mga baterya sa loob. Kasama dito ang mga tag RFID at contactless smart card. Nalalapat ang isang katulad na prinsipyo para sa paglipat ng elektrikal na enerhiya sa transpormador ng Tesla - mula sa pangunahing circuit - ang inductor - hanggang sa resonator na matatagpuan sa loob nito. Ang transpormador ng Tesla mismo, ay nagsisilbi rin bilang isang wireless energy transmitter, mas electrostatic lamang kaysa sa electromagnetic.